Design and synthesis towards a non-carbohydrate galectin-1 inhibitor for potential treatment of CNS diseases
(2025) KASM05 20251Centre for Analysis and Synthesis
- Abstract
- Galectins are proteins that bind to carbohydrate structures, with high affinity for β-galactoside ligands that exists naturally in our bodies. They are involved in the development of various diseases, including central nervous system diseases and cancer proliferation. Galectin-1, which is the focus in this thesis, is related to anti-inflammatory and neuroprotective functions in the brain. Drug delivery to the brain is a challenge because of the blood brain barrier (BBB), therefore there is a demand on treatment and galectin-1 pose as a good drug target. In this master thesis, the aim is to synthesize a non-carbohydrate galectin-1 inhibitor based on conducted research of a reference carbohydrate compound that holds KD of 57 nM. The target... (More)
- Galectins are proteins that bind to carbohydrate structures, with high affinity for β-galactoside ligands that exists naturally in our bodies. They are involved in the development of various diseases, including central nervous system diseases and cancer proliferation. Galectin-1, which is the focus in this thesis, is related to anti-inflammatory and neuroprotective functions in the brain. Drug delivery to the brain is a challenge because of the blood brain barrier (BBB), therefore there is a demand on treatment and galectin-1 pose as a good drug target. In this master thesis, the aim is to synthesize a non-carbohydrate galectin-1 inhibitor based on conducted research of a reference carbohydrate compound that holds KD of 57 nM. The target compound has a lower molecular weight making it more susceptible to cross the BBB and, according to computational modelling, it mimics the interactions of the reference compound in the galectin. The target compound was not reached because of a challenging synthetic pathway and therefore time constraints, but a precursor was synthesized, and the affinity was measured. The compound showed a three times higher affinity, 3 mM, than galactose, which is a good early indication that the target compound will bind with a good affinity. It will be interesting to reach the target compound and test for affinity and selectivity towards galectin-1 to conclude this research topic. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Alzheimers sjukdom, multipel skleros, amyotrofisk lateralskleros, Parkinsons sjukdom, Huntingtons sjukdom och prionrelaterade sjukdomar, är alla exempel på neuroinflammatoriska sjukdomar. Gemensamt för dessa är att det inte finns så många behandlingar tillgängliga och därmed finns det en stor efterfrågan på nya läkemedel. Neurologiska sjukdomar är svåra att behandla med läkemedel på grund av den så kallade blod-hjärnbarriären som skyddar hjärnan från främmande föreningar. Galektiner, som är proteiner som binder till kolhydrater, kopplas till många neurologiska sjukdomar och andra sjukdomar såsom kroniska inflammationer och olika typer of cancer. I dagsläget känner vi till 15 olika galektiner som finns i de flesta vävnader i kroppen och... (More)
- Alzheimers sjukdom, multipel skleros, amyotrofisk lateralskleros, Parkinsons sjukdom, Huntingtons sjukdom och prionrelaterade sjukdomar, är alla exempel på neuroinflammatoriska sjukdomar. Gemensamt för dessa är att det inte finns så många behandlingar tillgängliga och därmed finns det en stor efterfrågan på nya läkemedel. Neurologiska sjukdomar är svåra att behandla med läkemedel på grund av den så kallade blod-hjärnbarriären som skyddar hjärnan från främmande föreningar. Galektiner, som är proteiner som binder till kolhydrater, kopplas till många neurologiska sjukdomar och andra sjukdomar såsom kroniska inflammationer och olika typer of cancer. I dagsläget känner vi till 15 olika galektiner som finns i de flesta vävnader i kroppen och spelar en viktig roll i flera biologiska system i kroppen. Galektiner binder särskilt naturliga galaktos-liknande kolhydrater med god affinitet och i denna studie är det fokus på galektin-1 som är en av den mest studerade varianten. Galektin-1 kopplas till båda skyddande och skadliga funktioner på hjärnan vilket gör det attraktivt att behandla i läkemedelsforskningen.
Baserad på tidigare forskning så finns det molekyler som binder till galektin-1 med hög affinitet, men de flesta av dessa är för stora eller för polära för att kunna nå centrala nervsystemet och därmed behandla hjärnsjukdomar. För att lösa detta kan mindre eller mer opolära molekyler utvecklas och från referensmolekyler som redan binder bra till galektin-1 som utgångspunkt. I denna studie används en referensmolekyl som är baserat på en kolhydrat med flera funktionella grupper. Dock har kolhydrater svårt att passera in till hjärnan. I detta arbete ämnar vi att efterlikna kolhydrat-molekylens förmåga att hämma galektin-1 genom att designa en variant av dess struktur som inte är en kolhydrat. Syftet är att undersöka om lika hög eller högre affinitet kan uppnås med liknande icke-kolhydratstrukturer och samtidigt uppnå egenskaper som tillåter upptag i hjärnan.
I denna rapport nås inte målmolekylen på grund av utmanande synteskemi, men en föregångare till den är syntetiserad och testad i bindningsstudier. Bindningsaffiniteten tyder på att molekylen binder till galektin-1 tre gånger bättre än galaktos och är en indikator till att den föreslagna målmolekylen kommer ha en hög affinitet. Viktiga framtida insatser är att nå fram med syntes av målmolekylen och testa hypotesen. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9201087
- author
- Martynova, Daria LU
- supervisor
-
- Ulf Nilsson LU
- organization
- course
- KASM05 20251
- year
- 2025
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- keywords
- galectin, organic chemistry, molecular synthesis, CNS disease
- language
- English
- id
- 9201087
- date added to LUP
- 2025-06-18 10:17:19
- date last changed
- 2025-06-18 10:17:19
@misc{9201087,
abstract = {{Galectins are proteins that bind to carbohydrate structures, with high affinity for β-galactoside ligands that exists naturally in our bodies. They are involved in the development of various diseases, including central nervous system diseases and cancer proliferation. Galectin-1, which is the focus in this thesis, is related to anti-inflammatory and neuroprotective functions in the brain. Drug delivery to the brain is a challenge because of the blood brain barrier (BBB), therefore there is a demand on treatment and galectin-1 pose as a good drug target. In this master thesis, the aim is to synthesize a non-carbohydrate galectin-1 inhibitor based on conducted research of a reference carbohydrate compound that holds KD of 57 nM. The target compound has a lower molecular weight making it more susceptible to cross the BBB and, according to computational modelling, it mimics the interactions of the reference compound in the galectin. The target compound was not reached because of a challenging synthetic pathway and therefore time constraints, but a precursor was synthesized, and the affinity was measured. The compound showed a three times higher affinity, 3 mM, than galactose, which is a good early indication that the target compound will bind with a good affinity. It will be interesting to reach the target compound and test for affinity and selectivity towards galectin-1 to conclude this research topic.}},
author = {{Martynova, Daria}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Design and synthesis towards a non-carbohydrate galectin-1 inhibitor for potential treatment of CNS diseases}},
year = {{2025}},
}